高分子化学复习题——简答题

醛、聚酰胺、聚酯 (3)塑料：PE、PP、PVC、PS；橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁 橡胶、丁基橡胶 化学纤维:尼龙、聚酯、腈纶、丙纶;功能高分子:离子交换树脂、 光敏高分子、高分子催化剂 4、什么叫热塑性塑料？什么叫热固性塑料？试各举两例说明。 热塑性塑料是指可反复进行加热软化或熔化而再成型加工的塑 料，其一般由线型或支链型聚合物作为基材。如以 PE、PP、PVC， PS 和 PMMA 等聚合物为基材的塑料。 热固性塑料是指只能进行一次成型加工的塑料，其一般由具有反 应活性的低聚物作基材，在成型加工过程中加固化剂经交联而变 为体型交联聚合物。一次成型后加热不能再软化或熔化，因而不 能再进行成型加工。其基材为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯 树脂和脲醛树脂等。 5、高分子链的结构形状有几种? 它们的物理、化学性质有何不 同? 答: 高分子链的形状主要有直线形、支链形和网状体形三种,其 次有星形、梳形、梯形等(它 们可以视为支链或体形的特例). 直线性和支链形高分子靠范德华力聚集在一起, 分子间力较弱. 宏观物理性质表现为密度小、 强度低.聚合物具有热塑性, 加热可融化, 在溶剂中可溶解. 其
⑴调整两种官能团的配比⑵加入单官能团化合物 10、聚酯化反应制备线形缩聚物，什么情况下是二级反应？什么 情况下是三级反应？工业生 产中属于几级反应？ 外加酸是二级反应，自催化是三级反应，工业生产中属于二级反 应 11、归纳体型缩聚反应的特点及必要而充分的条件；比较 p c、 p cf、p s 三种凝胶点的大小并 解释原因。 答：体型缩聚反应的特点有三：(1)可分阶段进行；（2）存在凝 胶化过程；（3）凝胶点之后， 聚合反应速率较线型缩聚反应的反应速率为低。 体型缩聚反应的必要而充分条件有二：至少有一种单体为带有三 个或三个以上官能团的 化合物；单体组成的平均官能度必须大于 2 。 三种凝胶点的大小顺序为 P c﹥P s﹥P cf 。其原因是推导 P c 时将凝胶化过程时的聚合度 设为无穷大，而实际上仅在 100 以内；在推导 P cf 时并未考虑 分子内的环化反应以及凝胶化 时实际反应条件对等活性假设的偏离等。 12、与线形缩聚反应相比较, 体形缩聚反应有哪些特点? 答:体形缩聚有以下特点:
种相对分子质量的不均一性称为相对分子质量的多分散性.相对 分子质量多分散性可以用重 均分子量和数均分子量的比值来表示.这一比值称为多分散指数, 其符号为 D. 即 D =M w/M n. 分子量均一的聚合物其 D 为 1.D 越大则聚合物相对分子质量的多 分散程度越大. 相对分子质量多分散性更确切的表示方法可用相对分子质量分 布曲线表示.以相对分子质量 为横坐标, 以所含各种分子的质量或数量百分数为纵坐标, 即 得相对分子质量的质量或数量 分布曲线.相对分子质量分布的宽窄将直接影响聚合物的加工和 物理性能. 聚合物相对分子质量多分散性产生的原因注意由聚合物形成过 程的统计特性所决定. 3、各举三例说明下列聚合物 (1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。 (2)碳链聚合物，杂链聚合物。 (3)塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。 答：(1)天然无机高分子:石棉、金刚石、云母；天然有机高分子: 纤维素、土漆、天然橡胶； 生物高分子：蛋白质、核酸 (2)碳链聚合物:聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；杂链聚合物:聚甲
(1).缩聚的单体。体形缩聚反应中至少有一种单体是具有三个或 三个以上官能度的, 而线形 缩聚反应的单体则是两个官能度。 (2)体形缩聚的过程。体形缩聚过程是随反应程度提高反应分为 甲、乙、丙三个阶段。甲、 乙两个阶段均在凝胶点 Pc 之前. 在体形缩聚反应中凝胶点的预 测十分重要, 因为化学合成必须控制在 Pc 之前, 以后的反应 需在加工中进行. 而线形缩聚反应如所需产品是高聚物, 反应 必须进行到很高的反应程度。 (3)产物结构。前者生成可溶可熔的线形高分子, 后者生成不溶 不熔的体形高分子。 13、（4~5 例）说明线型聚合物和体型聚合物在构象和性能方面 的特点？ ⑴ 线型聚合物 线型聚合物它没有支链，可能是锯齿型、无规线 团、折叠链或螺旋链。其加热时可熔融，加入溶剂时可溶解。线 型聚合物如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS) 聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯 (PC)、尼龙(PA)、涤纶(PET)、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物(PVC-V AC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EV A)等等。 ⑵ 体型聚合物 体型聚合物它可能是星型、支链型、梳型、梯型 或交联大分子。其加热时不能熔融，加入溶剂时不能溶解。体型 聚合物如酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(VF)、环氧树脂(EP 不饱和聚
高分子化学复习题——简答题
第一章绪论 1、与低分子化合物相比，高分子化合物有什么特点？能否用蒸 馏的方法提纯高分子化合物？答：与低分子化合物相比，高分子 化合物主要特点有：（1）相对分子质量很大，通常在 104～106 之间；（2）合成高分子化合物的化学组成比较简单，分子结构 有规律性；（3）各种合成 聚合物的分子形态是多种多样的；（4）一般高分子化合物实际 上是由相对分子质量大小不等 的同系物组成的混合物，其相对分子质量只具有统计平均的意义 及多分散性；（5）由于高 分子化合物相对分子质量很大，因而具有与低分子化合物完全不 同的物理性质。 不能。由于高分子化合物分子间作用力往往超过高分子主链内的 键合力，当温度升高到汽化 温度以前，就发生主链的断裂和分解，从而破坏了高分子化合物 的化学结构，因而不能用蒸 馏的方法提纯高分子化合物。 2、何谓相对分子质量的多分散性? 如何表示聚合物相对分子质 量的多分散性? 答: 聚合物是相对分子质量不等的同系物的混合物,其相对分子 质量或聚合度是一平均值.这
酯树脂)和聚氨酯(PU)等等。 14、工业上为制备高分子量的涤纶和尼龙-66 常采用什么措施？ 解答：原料不纯很难做到等摩尔比，工业上为制备高分子量的涤 纶先制备对苯二甲酸甲酯，与乙二醇酯交换制备对苯二甲酸乙二 醇酯，随后缩聚。 工业上为制备高分子量的尼龙-66 先将两单体己二酸和己二胺 中和成 66 盐，利用 66 盐在冷热乙醇中的溶解度差异可以重结晶 提纯，保证官能团的等当量。然后将 66 盐配成 60％的水溶液前 期进行水溶液聚合，达到一定聚合度后转入熔融缩聚。 15、解释下列现象: a) 聚丙稀酰胺在碱性溶液中水解速率逐渐减小. b) 聚丙稀酰胺在酸性溶液中水解速率逐渐增加. 答: (1).因为分子链上已水解的邻近基团-COO-基排斥亲核试剂 OH-的进攻. O
精制。 适用范围：适用于气液相、液—液相界面缩聚和芳香族酰氯生产 芳酰胺等特种性能聚合物。 6、界面聚合体系的基本组成有哪些?对单体有何要求?水相通常 为碱性, 原因何在?聚合速率是化学控制还是扩散控制?试举出 几种利用界面聚合法进行工业生产的聚合物品种. 答：界面缩聚体系的基本组分有：互不相溶的两种溶剂例如水和 CCl4；两种带活泼基团的单体（通常为二元胺和二酰氯），分别 溶于溶剂中，有时还加入表面活性剂（如季铵盐）。 所用单体必须是高活性的含活泼反应基团的双官能团化合物，例 如含活泼氢的二元胺或双酚 A 与含活泼氯的己二酰氯或光气（Cl-COCl）等。 水相为碱性是为了中和缩聚生成的 HCl。从这个意义上说，碱性 可提高缩聚率，使缩聚成为 不可逆反应。 由于含活泼氢官能团和酰氯之间的反应极快，故聚合速率主要取 决与二胺和二酰氯扩散至两 相界面的扩散速率，因而界面缩聚属扩散控制（物理），为了促 进单体在溶剂中的扩散，缩 聚反应常在搅拌下进行。利用界面缩聚进行生产的品种有聚碳酸 酯，聚酰胺，聚苯酯和新 型聚间苯二甲酰间苯二胺纤维等。
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转化率随时间延长增加缓慢。 从相对分子质量与转化率关系看：连锁聚合，在任何时刻均生成 高分子量的聚合物；逐步聚合，反应初期只生成低聚物，随转化 率增加，聚合物相对分子质量逐渐增加，高分子量的聚合物需数 十小时才能生成。 3、如何用实验测定一未知单体的聚合反应是以逐步聚合还是以 连锁聚合机理进行的. 答: 一般可以通过测定聚合物分子质量或单体转化率与反应时 间的关系来鉴别. 随反应时间的延长, 相对分子质量逐渐增大 的聚合反应属逐步聚合反应. 聚合很短时间后相对分子质量就 不随反应时间延长而增大的聚合反应属连锁聚合. 单体迅速转 化, 而转化率基本与聚合时间无关的聚合反应属逐步聚合. 4、举例说明链式聚合与加聚反应、逐步聚合与缩聚反应间的关 系与区别。 答：绝大多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合，如聚甲基丙烯 酸甲酯的合成、聚苯乙烯的合成，都属于加聚和连锁聚合。但反 过来，并不是所有的连锁聚合都是加聚反应，如 3-甲基-1-丁烯 的聚合，反应是连锁聚合，但由于发生氢转移，其最终产物不是 加聚物，不属于加聚反应。 绝大多数缩聚反应属于逐步聚合反应。如尼龙-6,6 的合成，反 过来，不是所有逐步聚合都属缩聚反应，如聚氨酯的合成，属逐 步聚合，但产物却是加聚产物。
中支链形高分子由于支链的存 在使分子间距离较直线形的大, 故各项指标如结晶度、密度、强 度等比直线形的低,而溶解性 能更好, 其中对结晶度的影响最为显著. 网状体形高分子分子链间形成化学键, 其硬度、力学强度大为提 高. 其中交联程度低的具有 韧性和弹性, 加热可软化但不熔融, 在溶剂中可溶胀但不溶解. 交联程度高的, 加热不软化, 在溶剂中不溶解. 第二章逐步聚合反应 1、连锁聚合与逐步聚合的三个主要区别是什么？ ⑴增长方式：连锁聚合总是单体与活性种反应，逐步聚合是官能 团之间的反应，官能团可以来自于单体、低聚体、多聚体、大分 子 ⑵单体转化率：连锁聚合的单体转化率随着反应的进行不断提 高，逐步聚合的单体转化率在反应的一开始就接近 100% ⑶聚合物的分子量：连锁聚合的分子量一般不随时间而变，逐步 聚合分子量随时间的增加而增加 2、从时间～转化率、相对分子质量～转化率关系讨论连锁聚合 与逐步聚合间的相互关系与差别。 答：从转化率和时间的关系看：连锁聚合，单体转化率随时间延 长而逐渐增加；逐步聚合，反应初期单体消耗大部分，随后单体
7、界面缩聚的特点是什么? ⑴界面缩聚是不平衡缩聚,需采用高反应活性的单体，反应可在 低温下进行,逆反应的速率很低,甚至为 0。属于不平衡缩聚。缩 聚中产生的小分子副产物容易除去,不需要熔融缩聚中的真空设 备。同时,由于温度较低避免了高温下产物氧化变色降解等不利 问题。 ⑵反应温度低,相对分子质量高。 ⑶反应总速率与体系中单体的总浓度无关,而仅决定于界面处的 反应物浓度.只要及时更换界面,就不会影响反应速率。聚合物的 相对分子质量与反应程度、本体中官能团物质的量之比关系不大, 但与界面处官能团物质的量有关. ⑷界面缩聚由于需要高反应活性单体,大量溶剂的消耗,使设备 体积宠大,利用率低。因此,其应用受到限制。 8、试解释为什么聚氯乙烯在 200oC 以上加工会使产品颜色变 深？为什么聚丙烯腈不能采用 熔融纺丝而只能采用溶液纺丝？ 答：聚氯乙烯加入到 200℃以上会发生分子内和分子间脱去 HCl 反应，使主链部分带有共轭 双键结构而使颜色变深。聚丙烯腈在高温条件下会发生环化反应 而不会熔融，所以只能采用 溶液纺丝。 9、要控制线形缩聚反应的分子量，可以采取什么措施？
5、常用的逐步聚合方法有几种？各自的主要特点是什么？ 熔融缩聚： 优点：生产工艺过程简单，生产成本较低。可连续法生产直接纺 丝。聚合设备的生产能力高。缺点：反应温度高，要求单体和缩 聚物在反应温度下不分解，单体配比要求严格；反应物料粘度高， 小分子不易脱除。局部过热可能产生副反应，对聚合设备密封性 要求高。 适用范围：广泛用于大品种缩聚物，如聚酯、聚酰胺的生产。 溶液缩聚： 优点：溶剂存在下可降低反应温度,避免单体和产物分解，反应 平稳易控制。 可与产生的小分子共沸或与之反应而脱除。聚合物溶液可直接用 作产品 缺点：溶剂可能有毒，易燃，提高了成本。增加了缩聚物分离、 精制、溶剂回收等工序。生产高分子量产品时须将溶剂蒸出后进 行熔融缩聚。 适用范围：适用于单体或缩聚物熔融后易分解的产品生产，主要 是芳香族聚合物，芳杂环聚合物等的生产。 界面缩聚： 优点：反应聚条件缓和，反应是不可逆的。对两种单体的配比要 求不严格。 缺点：必须使用高活性单体，如酰氯。需要大量溶剂。产品不易